JP2004028913A

JP2004028913A - Sensor and method for producing the same

Info

Publication number: JP2004028913A
Application number: JP2002188629A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishigami; 石上　敦史; Koji Sakai; 境　浩司
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor and a method for producing the same capable of reducing the mounting area and suppressing the cost if two sensors whose the detecting physics amount or the detecting range is different each other are used. <P>SOLUTION: In this sensor A, a glass substrate 1 separating electric interference is anode-joined between a pressure sensor 2 formed on a first silicon wafer and an acceleration sensor 3 formed on a second silicon wafer. The acceleration sensor 3 is placed in a body 5 of a resin molded product such that the sensor 3 exists on an upper side. The pressure sensor 2 is bonded to the inner bottom surface of the body 5. Sensor output terminals 4 of two sensors are arranged on the exposure part of the upper surface of the glass substrate 1. The sensor output is transmitted to a terminal 6 of which the upper surface of one end is exposed to the inside of the body 5 and the other end is projected to the outside of the body 5 through bonding wires 7 from the sensor output terminals 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出物理量または検出範囲が異なる２つのセンサからなるセンサ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウエハ上にマイクロマシニング技術を用いて形成された圧力センサや加速度センサ、回転角速度センサ等の各種センサが提供されている。これら各種センサのうち検出物理量または検出範囲の異なる２つのセンサが必要となる場合には、別々にパッケージングされた２つのセンサを使用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２つの別々にパッケージングされたセンサを使用すると、その実装面積が大きくなり、コストも割高になるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、検出物理量または検出範囲の異なる２つのセンサを使用してもその実装面積を小さくでき、さらにコストも抑えられるセンサ及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、第１のシリコンウエハ上に形成された第１のセンサと、第２のシリコンウエハ上に形成され前記第１のセンサとは検出物理量または検出範囲が異なる第２のセンサと、電気的な干渉を分離するガラス基板とからなり、前記第１のセンサと第２のセンサとの間に前記ガラス基板を接合してなるものとした。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサの出力端子を、前記ガラス基板の上面に設けたものとした。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のセンサは圧力センサであり、前記第２のセンサは加速度センサとした。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３記載の発明において、前記圧力センサは静電容量型圧力センサであり、前記加速度センサは静電容量型加速度センサとした。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のセンサは加速度センサであり、前記第２のセンサは回転角速度センサとした。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサは、検出圧力範囲の異なる２つの圧力センサとした。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサは、検出加速度範囲の異なる２つの加速度センサとした。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサは、検出軸の異なる２つの加速度センサとした。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサの信号処理回路を、前記第１のシリコンウエハと前記第２のシリコンウエハのうち何れか一方のシリコンウエハ上に形成したものとした。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサの信号処理用ＩＣのベアチップを、前記第１のシリコンウエハと前記第２のシリコンウエハのうち何れか一方のシリコンウエハ上に重ねて実装したものとした。
【００１５】
請求項１１の発明は、第１のシリコンウエハ上に第１のセンサを形成し、第２のシリコンウエハ上に第２のセンサを形成し、前記第１のシリコンウエハと前記第２のシリコンウエハとを陽極接合によりガラス基板の両面に同時に接合するものとした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態１から実施形態６によって説明する。
（実施形態１）
図１に、本実施形態のセンサＡの、一部を切欠いた斜視図を示す。このセンサＡは、第１のシリコンウエハ上に形成された圧力センサ２と第２のシリコンウエハ上に形成された加速度センサ３との間にガラス基板１を接合し、樹脂成形品のボディ５内に加速度センサ３が上側になるように載置し、圧力センサ２とボディ５の内底面とを接合して形成される。
【００１７】
圧力センサ２は、従来周知の静電容量型圧力センサであり、第１のシリコンウエハの一主表面にエッチングなどにより薄肉構造のダイアフラム（図示せず）が形成されており、圧力によるダイアフラムの歪みを、ダイヤフラムの上面に設けられた可動電極（図示せず）とガラス基板１の下面に設けられた固定電極（図示せず）との間の静電容量の変化として検出し、該静電容量の変化から圧力を検出する。
【００１８】
加速度センサ３は、従来周知の静電容量型加速度センサであり、第２のシリコンウエハの一主表面にエッチングなどにより２本のビーム３ｂによってフレーム３ｃに支持された可動電極３ａが形成されており、加速度による可動電極３ａの変位を、ガラス基板１の上面に設けられた固定電極（図示せず）と可動電極３ａとの間の静電容量の変化として検出し、該静電容量の変化から加速度を検出する。
【００１９】
圧力センサ２と加速度センサ３はシリコンウエハ上に形成された後、シリコンウエハの状態でガラス基板１の両面に陽極接合により同時に接合され、その後個片にダイシングされる。これにより２つのセンサを一度に多数接合することが可能となり、また２枚のシリコンウエハを同時にガラスに陽極接合することによって工程の省略が可能となる。
【００２０】
また、ガラス基板１を間に挟んで圧力センサ２と加速度センサ３とを配置することにより、圧力センサ２と加速度センサ３の互いの電気的な干渉が抑えられ、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）の良い出力を得ることができる。
【００２１】
圧力センサ２と加速度センサ３のセンサ出力を取り出すためのセンサ出力端子４は、ガラス基板１の上面の露出部に設けられている。
【００２２】
ボディ５は、底部に略円筒形の圧力導入管５ａが形成された略箱形の形状であり、圧力導入管５ａの内部に形成された圧力導入孔（図示せず）と圧力センサ２のダイアフラムとが連通するようにして箱形のボディの内底面に圧力センサ２を固定している。
【００２３】
また、ボディ５の一対の側面には、端子６が、一端の上面６ａをボディ５の内部に露出させ、他端６ｂをボディ５の外部に突出させるようにしてボディ５と一体で形成されている。突出した他端６ｂは、表面実装用に折曲された後外側に水平に引き延ばされている。
【００２４】
ガラス基板１の上面に設けられたセンサ出力端子４と、ボディ５の内部に露出した端子６の一端６ａとは、ワイヤーボンディング工程によりボンディングワイヤ７で接続され、圧力センサ２及び加速度センサ３のセンサ出力は、センサ出力端子４からボンディングワイヤ７を通って端子６へと伝達される。圧力センサ２と加速度センサ３のセンサ出力端子４をガラス基板１の上面に形成したことにより、ワイヤーボンディング工程が容易となる。
【００２５】
かかるセンサにおいては、圧力センサ２と加速度センサ３とがガラス基板１を間に挟んで配置されているので実装面積を小さくできると共に、ガラス基板１により互いの電気的な干渉が抑えられ、Ｓ／Ｎ比の良い出力を得ることができる。また、圧力センサ２と加速度センサ３とが応力緩和のために必要なガラス基板を共有することができるため、コストも抑えることができる。
【００２６】
尚、本実施形態では、圧力センサと加速度センサは共に静電容量型のセンサであったが、静電容量型に限定されるわけではなく、例えばピエゾ抵抗型の圧力センサと加速度センサであってもよい。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２８】
則ち実施形態１では、第１のセンサとして圧力センサを第２のセンサとして加速度センサを用いたのに対して、本実施形態では第１のセンサとして加速度センサを第２のセンサとして回転角速度センサを用いた点に特徴がある。
【００２９】
図２に、本実施形態のセンサＢの、一部を切欠いた斜視図を示す。このセンサＢは、シリコンウエハ上に形成された加速度センサ３とシリコンウエハ上に形成された回転角速度センサ８との間にガラス基板１を陽極接合により接合し、樹脂成形品のボディ９内に回転角速度センサ８が上側になるように載置し、加速度センサ３とボディ９の内底面とを接合して形成される。
【００３０】
回転角速度センサ８は、従来周知の回転角速度センサであり、シリコンウエハの一主表面にエッチングなどにより、適当な形状の支持梁によって支持され静電駆動される振動体が形成されており、回転により生じたコリオリ力による振動体の変位を、櫛歯状可動電極を用いて静電容量の変化として検出し、該静電容量の変化からコリオリ力を測定し角速度を検出する。
【００３１】
ボディ９は、実施形態１のボディの底部に設けられていた圧力導入管を取り除いた略箱形の形状である。
【００３２】
加速度センサ３と回転角速度センサ８のセンサ出力端子４は、実施形態１と同様に、ガラス基板１の上面の露出部に設けられており、加速度センサ３と回転角速度センサ８のセンサ出力は、センサ出力端子４からボンディングワイヤ７を通って端子６へと伝達される。
【００３３】
かかるセンサにおいては、加速度センサ３と回転角速度センサ８のセンサ出力を同時に且つ省スペースで検出でき、さらにガラス基板１により互いの電気的な干渉が抑えられ、Ｓ／Ｎ比の良い出力を得ることができる。
【００３４】
（実施形態３）
本実施形態における基本構成は実施形態１又は２と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３５】
則ち本実施形態は、第１及び第２のセンサとして検出圧力範囲の異なる２つの圧力センサを用いた点に特徴がある。
【００３６】
図３に、本実施形態のセンサＣの断面図を示す。このセンサＣは、シリコンウエハ上に形成された第１の圧力センサ２と、シリコンウエハ上に形成され圧力センサ２とは検出圧力範囲の異なる第２の圧力センサ２’との間にガラス基板１を陽極接合により接合し、ボディ１０内のセンサ収容部１０ｃに第２の圧力センサ２’が上側になるように載置し、第１の圧力センサ２とボディ１０のセンサ収用部１０ｃの底面とを接合して形成される。
【００３７】
圧力センサ２，２’の構成は実施形態１と同じ従来周知の静電容量型圧力センサであり、圧力センサ２，２’は検出する圧力の検出範囲が夫々異なっている。
【００３８】
圧力センサ２，２’のセンサ出力端子４は、実施形態１と同様に、ガラス基板１の上面の露出部に設けられており、圧力センサ２，２’のセンサ出力は、センサ出力端子４からボンディングワイヤ７を通って、一端が内部に露出し他端がボディ１０の外部に突出した端子１１へと伝達される。
【００３９】
ボディ１０は、内部にセンサ収用部１０ｃを有した略箱形のボディで、上部に略円筒形の圧力導入管１０ａが、底部に略円筒形の圧力導入管１０ａ’が夫々形成されている。圧力導入管１０ａ，１０ａ’の内部には、センサ収用部１０ｃと連通した圧力導入孔１０ｂ，１０ｂ’が夫々形成されている。
【００４０】
かかるセンサにおいては、２つの圧力導入管１０ａ，１０ａ’に圧力範囲の異なる２つの圧力を導入することで、圧力範囲の異なる２つの圧力を同時に且つ省スペースで検出できる。
【００４１】
また、例えば第１の圧力センサ２を狭い圧力範囲を高精度に検出する圧力センサとし、第２の圧力センサ２’を広い圧力範囲をラフに検出する圧力センサとすると、特定の範囲のみ高い検出精度が要求されるような１つの圧力を検出する場合でも、まず第２の圧力センサ２’で広い圧力範囲をラフに検出し、特定の範囲の圧力のみ第１の圧力センサ２で高精度に検出していくといった使い方もできる。
【００４２】
（実施形態４）
本実施形態における基本構成は実施形態１又は２又は３と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４３】
則ち本実施形態は、第１及び第２のセンサとして検出加速度範囲の異なる２つの加速度センサを用いた点に特徴がある。
【００４４】
図４に、本実施形態のセンサＤの、一部を切欠いた斜視図を示す。このセンサＤは、シリコンウエハ上に形成された第１の加速度センサ３と、シリコンウエハ上に形成され第１の加速度センサ３とは検出加速度範囲の異なる第２の加速度センサ３’との間にガラス基板１を陽極接合により接合し、ボディ９内に第２の加速度センサ３’が上側になるように載置し、第１の加速度センサ３とボディ９の内底面とを接合して形成される。
【００４５】
加速度センサ３，３’は、実施形態１と同じ従来周知の静電容量型加速度センサであり、加速度センサ３，３’は検出する加速度の範囲が夫々異なっている。
【００４６】
加速度センサ３，３’のセンサ出力端子４は、実施形態１と同様に、ガラス基板１の上面の露出部に設けられており、加速度センサ３，３’のセンサ出力は、センサ出力端子４からボンディングワイヤ７を通って端子６へと伝達される。
【００４７】
かかるセンサにおいては、加速度範囲の異なる２つの加速度を同時に且つ省スペースで検出できる。
【００４８】
また、例えば第１の加速度センサ３を狭い加速度範囲を高精度に検出する加速度センサとし、第２の加速度センサ３’を広い加速度範囲をラフに検出する加速度センサとすると、特定の範囲のみ高い検出精度が要求されるような場合でも、まず第２の加速度センサ３’で広い加速度範囲をラフに検出していき、特定の範囲の加速度のみ第１の加速度センサ３で高精度に検出していくといった使い方もできる。
【００４９】
尚、加速度センサ３と加速度センサ３’は、検出軸の方向が異なる２つの加速度センサとしても良い。則ち、例えば第１の加速度センサ３をある特定の水平方向（Ｘ方向とする）の加速度を検出する加速度センサとし、第２の加速度センサ３’を垂直方向（Ｚ方向とする）の加速度を検出する加速度センサとする。この場合、Ｘ方向とＺ方向という異なる軸方向の加速度を１つのセンサＤで検出することができる。
【００５０】
（実施形態５）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００５１】
則ち本実施形態のセンサＥは、図５に示すように実施形態１において加速度センサ３を形成した第２のシリコンウエハ上に、圧力センサ２と加速度センサ３の信号処理回路１２を形成した点に特徴がある。
【００５２】
圧力センサ２のセンサ出力は、実施形態１同様にガラス基板１の上面の露出部に設けられたセンサ出力端子４から取り出された後、ボンディングワイヤ７を通って第２のシリコンウエハ上に形成された信号処理回路１２の入力端子１２ａへと入力される。
【００５３】
加速度センサ３のセンサ出力は、第２のシリコンウエハを介して直接信号処理回路１２へと入力される。
【００５４】
信号処理回路１２で信号処理されたセンサ出力は、第２のシリコンウエハ上面に設けられた出力端子１３からボンディングワイヤ７を通ってボディ５の端子６へと伝達される。
【００５５】
かかるセンサにおいては、一方のシリコンウエハ上にのみ信号処理回路を形成すればよいので、信号処理回路を形成するプロセスの数が減り低コスト化が可能となる。
【００５６】
（実施形態６）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００５７】
則ち本実施形態のセンサＦは、図６に示すように実施形態１において加速度センサ３を形成した第２のシリコンウエハ上に、圧力センサ２と加速度センサ３の信号処理用ＩＣのベアチップ１４を重ねて実装した点に特徴がある。
【００５８】
圧力センサ２と加速度センサ３のセンサ出力は、実施形態１同様にガラス基板１の上面の露出部に設けられたセンサ出力端子４から取り出され、ボンディングワイヤ７を通って第２のシリコンウエハ上に重ねて実装された信号処理用ＩＣのベアチップ１４の入力端子１４ａへと入力される。
【００５９】
信号処理回路１４で信号処理されたセンサ出力は、信号処理用ＩＣのベアチップ１４の出力端子１４ｂからボンディングワイヤ７を通ってボディ５の端子６へと伝達される。
【００６０】
かかるセンサにおいては、信号処理用ＩＣのベアチップとセンサとを重ねて実装するので、信号処理用ＩＣのベアチップの実装に必要な実装面積を削減できる。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、第１のシリコンウエハ上に形成された第１のセンサと、第２のシリコンウエハ上に形成され前記第１のセンサとは検出物理量または検出範囲が異なる第２のセンサと、電気的な干渉を分離するガラス基板とからなり、前記第１のセンサと第２のセンサとの間に前記ガラス基板を接合してなるので、２つのセンサを重ね合わせて配置することで実装面積を小さくできると共に、中央にガラス基板を挟んでいるため互いの電気的な干渉が抑えられ信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）の良い出力を得ることができ、また、２つのセンサがガラス基板を共有して使用することでコストも抑えることができるという効果がある。
【００６２】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサの出力端子を、前記ガラス基板の上面に設けたので、ワイヤーボンディング工程が容易となるという効果がある。
【００６３】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のセンサは圧力センサであり、前記第２のセンサは加速度センサであるので、圧力と加速度という２つの異なる物理量を同時に且つ省スペースで検出できるという効果がある。
【００６４】
請求項４の発明は、請求項３記載の発明において、前記圧力センサは静電容量型圧力センサであり、前記加速度センサは静電容量型加速度センサであるので、２つのセンサの出力を静電容量出力型に揃えることで信号処理回路が簡単になるという効果がある。
【００６５】
請求項５の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のセンサは加速度センサであり、前記第２のセンサは回転角速度センサであるので、加速度と回転角速度という２つの異なる物理量を同時に且つ省スペースで検出できるという効果がある。
【００６６】
請求項６の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサは、検出圧力範囲の異なる２つの圧力センサであるので、圧力範囲の異なる２つの圧力を同時に且つ省スペースで検出できるという効果がある。
【００６７】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサは、検出加速度範囲の異なる２つの加速度センサであるので、加速度範囲の異なる２つの加速度を同時に且つ省スペースで検出できるという効果がある。
【００６８】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサは、検出軸の異なる２つの加速度センサであるので、異なる軸方向の加速度を同時に且つ省スペースで検出できるという効果がある。
【００６９】
請求項９記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサの信号処理回路を、前記第１のシリコンウエハと前記第２のシリコンウエハのうち何れか一方のシリコンウエハ上に形成したので、一方のシリコンウエハ上にのみ信号処理回路を形成すればよいので、信号処理回路を形成するプロセスの数が減りコストを削減することができるという効果がある。
【００７０】
請求項１０記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１及び前記第２のセンサの信号処理用ＩＣのベアチップを、前記第１のシリコンウエハと前記第２のシリコンウエハのうち何れか一方のシリコンウエハ上に重ねて実装したので、信号処理用ＩＣのベアチップの実装に必要な実装面積を削減できるという効果がある。
【００７１】
請求項１１記載の発明は、第１のシリコンウエハ上に第１のセンサを形成し、第２のシリコンウエハ上に第２のセンサを形成し、前記第１のシリコンウエハと前記第２のシリコンウエハとを陽極接合によりガラス基板の両面に同時に接合するので、２つのセンサをウエハの状態でガラス基板の両面に陽極接合することにより、一度に多数の接合が可能となり、さらに２枚のウエハを同時にガラス基板に陽極接合することによって工程の省略が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のセンサの一部を切欠いた斜視図である。
【図２】実施形態２のセンサの一部を切欠いた斜視図である。
【図３】実施形態３のセンサの断面図である。
【図４】実施形態４のセンサの一部を切欠いた斜視図である。
【図５】実施形態５のセンサの一部を切欠いた斜視図である。
【図６】実施形態６のセンサの一部を切欠いた斜視図である。
【符号の説明】
１　ガラス基板
２　圧力センサ
３　加速度センサ
４　センサ出力端子
５　ボディ
６　端子
７　ボンディングワイヤ
Ａ　センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor including two sensors having different detection physical quantities or detection ranges, and a method for manufacturing the sensor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various sensors such as a pressure sensor, an acceleration sensor, and a rotational angular velocity sensor formed on a silicon wafer by using micromachining technology have been provided. When two sensors having different detection physical quantities or detection ranges are required among these various sensors, two separately packaged sensors have been used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when two separately packaged sensors are used, there is a problem that the mounting area increases and the cost increases.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the mounting area and the cost even if two sensors having different physical quantities or detection ranges are used. And a method for manufacturing the same.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a first sensor formed on a first silicon wafer and a first sensor formed on a second silicon wafer are provided with a physical quantity or A second sensor having a different detection range and a glass substrate for separating electrical interference are provided, and the glass substrate is joined between the first sensor and the second sensor.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the output terminals of the first and second sensors are provided on an upper surface of the glass substrate.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the first sensor is a pressure sensor, and the second sensor is an acceleration sensor.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the pressure sensor is a capacitance type pressure sensor, and the acceleration sensor is a capacitance type acceleration sensor.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the first sensor is an acceleration sensor, and the second sensor is a rotational angular velocity sensor.
[0010]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the first and second sensors are two pressure sensors having different detection pressure ranges.
[0011]
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, the first and second sensors are two acceleration sensors having different detection acceleration ranges.
[0012]
According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect, the first and second sensors are two acceleration sensors having different detection axes.
[0013]
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the signal processing circuit of the first and the second sensors is provided with one of the first silicon wafer and the second silicon wafer. It was formed on a wafer.
[0014]
According to a tenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the bare chips of the signal processing ICs of the first and second sensors are replaced with one of the first silicon wafer and the second silicon wafer. It was mounted on one of the silicon wafers.
[0015]
The invention according to claim 11, wherein a first sensor is formed on a first silicon wafer, a second sensor is formed on a second silicon wafer, and the first silicon wafer and the second silicon wafer are formed. Are simultaneously bonded to both surfaces of the glass substrate by anodic bonding.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Embodiments 1 to 6.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a perspective view of the sensor A of the present embodiment with a part cut away. In this sensor A, a glass substrate 1 is joined between a pressure sensor 2 formed on a first silicon wafer and an acceleration sensor 3 formed on a second silicon wafer. The pressure sensor 2 and the inner bottom surface of the body 5 are joined together so that the acceleration sensor 3 is placed on the upper side.
[0017]
The pressure sensor 2 is a conventionally known capacitance type pressure sensor, and has a thin-walled diaphragm (not shown) formed on one main surface of the first silicon wafer by etching or the like, and the diaphragm is distorted by pressure. Is detected as a change in capacitance between a movable electrode (not shown) provided on the upper surface of the diaphragm and a fixed electrode (not shown) provided on the lower surface of the glass substrate 1, and the capacitance is detected. The pressure is detected from the change in.
[0018]
The acceleration sensor 3 is a conventionally known capacitance type acceleration sensor, and has a movable electrode 3a supported on a frame 3c by two beams 3b by etching or the like on one main surface of a second silicon wafer. , The displacement of the movable electrode 3a due to acceleration is detected as a change in the capacitance between a fixed electrode (not shown) provided on the upper surface of the glass substrate 1 and the movable electrode 3a. Detect acceleration.
[0019]
After the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 are formed on the silicon wafer, they are simultaneously bonded to both surfaces of the glass substrate 1 by anodic bonding in the state of the silicon wafer, and then diced into individual pieces. This makes it possible to join a large number of two sensors at once, and to omit the process by simultaneously anodically joining two silicon wafers to glass.
[0020]
Further, by disposing the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 with the glass substrate 1 interposed therebetween, mutual electrical interference between the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 is suppressed, and the signal-to-noise ratio (S / N) Ratio) can be obtained.
[0021]
A sensor output terminal 4 for extracting sensor outputs of the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 is provided on an exposed portion on the upper surface of the glass substrate 1.
[0022]
The body 5 has a substantially box shape with a substantially cylindrical pressure introduction tube 5a formed at the bottom, and a pressure introduction hole (not shown) formed inside the pressure introduction tube 5a and a diaphragm of the pressure sensor 2. The pressure sensor 2 is fixed to the inner bottom surface of the box-shaped body so as to communicate with the pressure sensor 2.
[0023]
Terminals 6 are formed integrally with the body 5 on a pair of side surfaces of the body 5 such that the upper surface 6a at one end is exposed inside the body 5 and the other end 6b is projected outside the body 5. I have. The protruding other end 6b is horizontally extended outward after being bent for surface mounting.
[0024]
The sensor output terminal 4 provided on the upper surface of the glass substrate 1 and one end 6a of the terminal 6 exposed inside the body 5 are connected by a bonding wire 7 in a wire bonding step, and the sensors of the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 The output is transmitted from the sensor output terminal 4 to the terminal 6 through the bonding wire 7. By forming the sensor output terminals 4 of the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 on the upper surface of the glass substrate 1, the wire bonding process is facilitated.
[0025]
In such a sensor, the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 are disposed with the glass substrate 1 interposed therebetween, so that the mounting area can be reduced, and the glass substrate 1 suppresses electrical interference with each other. An output with a good N ratio can be obtained. Further, since the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 can share a glass substrate necessary for stress relaxation, the cost can be reduced.
[0026]
In the present embodiment, the pressure sensor and the acceleration sensor are both capacitance type sensors, but the invention is not limited to the capacitance type sensor. For example, a piezoresistive type pressure sensor and acceleration sensor may be used. Is also good.
[0027]
(Embodiment 2)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0028]
That is, in the first embodiment, the pressure sensor is used as the first sensor, and the acceleration sensor is used as the second sensor. In the present embodiment, the acceleration sensor is used as the first sensor, and the rotational angular velocity sensor is used as the second sensor. There is a feature in using.
[0029]
FIG. 2 shows a perspective view of the sensor B of the present embodiment, with a part cut away. The sensor B is formed by joining the glass substrate 1 by anodic bonding between an acceleration sensor 3 formed on a silicon wafer and a rotational angular velocity sensor 8 formed on the silicon wafer, and rotating the body 1 into a resin molded body 9. The angular velocity sensor 8 is mounted on the upper side, and is formed by joining the acceleration sensor 3 and the inner bottom surface of the body 9.
[0030]
The rotational angular velocity sensor 8 is a conventionally known rotational angular velocity sensor, and a vibrating body which is supported by an appropriately shaped support beam and electrostatically driven is formed on one main surface of a silicon wafer by etching or the like. The displacement of the vibrating body due to the generated Coriolis force is detected as a change in capacitance using a comb-shaped movable electrode, and the Coriolis force is measured from the change in capacitance to detect an angular velocity.
[0031]
The body 9 has a substantially box shape in which the pressure introducing pipe provided at the bottom of the body of the first embodiment is removed.
[0032]
The sensor output terminals 4 of the acceleration sensor 3 and the rotational angular velocity sensor 8 are provided on the exposed portion on the upper surface of the glass substrate 1 as in the first embodiment. The signal is transmitted from the output terminal 4 to the terminal 6 through the bonding wire 7.
[0033]
In such a sensor, the sensor outputs of the acceleration sensor 3 and the rotational angular velocity sensor 8 can be detected simultaneously and in a space-saving manner, and furthermore, the glass substrate 1 suppresses electrical interference with each other and obtains an output with a good S / N ratio. Can be.
[0034]
(Embodiment 3)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to the first or second embodiment, the same reference numerals are given to the same parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0035]
That is, the present embodiment is characterized in that two pressure sensors having different detection pressure ranges are used as the first and second sensors.
[0036]
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the sensor C of the present embodiment. The sensor C includes a glass substrate 1 between a first pressure sensor 2 formed on a silicon wafer and a second pressure sensor 2 ′ formed on the silicon wafer and having a detection pressure range different from that of the pressure sensor 2. Are bonded by anodic bonding, and the second pressure sensor 2 ′ is placed on the sensor accommodating portion 10 c in the body 10 so as to face upward, and the first pressure sensor 2 and the bottom surface of the sensor receiving portion 10 c of the body 10 are Are formed by bonding.
[0037]
The configuration of the pressure sensors 2 and 2 ′ is the same as in the first embodiment and is a conventionally known capacitance type pressure sensor, and the pressure sensors 2 and 2 ′ have different detection ranges of pressure to be detected.
[0038]
The sensor output terminals 4 of the pressure sensors 2 and 2 ′ are provided on the exposed portion of the upper surface of the glass substrate 1, as in the first embodiment, and the sensor outputs of the pressure sensors 2 and 2 ′ are output from the sensor output terminals 4. Through the bonding wire 7, one end is exposed to the inside and the other end is transmitted to a terminal 11 protruding outside the body 10.
[0039]
The body 10 is a substantially box-shaped body having a sensor accommodating portion 10c inside, and has a substantially cylindrical pressure introducing tube 10a formed at an upper portion and a substantially cylindrical pressure introducing tube 10a 'formed at a bottom portion. Inside the pressure introducing pipes 10a and 10a ', pressure introducing holes 10b and 10b' communicating with the sensor receiving portion 10c are formed, respectively.
[0040]
In such a sensor, by introducing two pressures having different pressure ranges into the two pressure introducing pipes 10a and 10a ', two pressures having different pressure ranges can be detected simultaneously and in a space-saving manner.
[0041]
Further, for example, if the first pressure sensor 2 is a pressure sensor that detects a narrow pressure range with high accuracy and the second pressure sensor 2 ′ is a pressure sensor that roughly detects a wide pressure range, only a specific range is detected at a high level. Even when detecting one pressure that requires accuracy, first, a wide pressure range is roughly detected by the second pressure sensor 2 ′, and only a specific range of pressure is accurately detected by the first pressure sensor 2. You can also use it to detect.
[0042]
(Embodiment 4)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to the first, second, or third embodiment, the same reference numerals are given to the common parts, and the description thereof will be omitted. Only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail. .
[0043]
That is, the present embodiment is characterized in that two acceleration sensors having different detection acceleration ranges are used as the first and second sensors.
[0044]
FIG. 4 shows a perspective view of the sensor D of the present embodiment with a part cut away. This sensor D is provided between a first acceleration sensor 3 formed on a silicon wafer and a second acceleration sensor 3 ′ formed on the silicon wafer and having a detection acceleration range different from that of the first acceleration sensor 3. The glass substrate 1 is bonded by anodic bonding, the second acceleration sensor 3 ′ is placed in the body 9 so that it faces upward, and the first acceleration sensor 3 is bonded to the inner bottom surface of the body 9. You.
[0045]
The acceleration sensors 3 and 3 'are the same well-known conventional capacitive acceleration sensors as in the first embodiment, and the acceleration sensors 3 and 3' differ from each other in the range of acceleration to be detected.
[0046]
The sensor output terminals 4 of the acceleration sensors 3 and 3 ′ are provided on the exposed portion of the upper surface of the glass substrate 1, as in the first embodiment. It is transmitted to the terminal 6 through the bonding wire 7.
[0047]
In such a sensor, two accelerations having different acceleration ranges can be detected simultaneously and in a space-saving manner.
[0048]
Further, for example, if the first acceleration sensor 3 is an acceleration sensor that detects a narrow acceleration range with high accuracy and the second acceleration sensor 3 ′ is an acceleration sensor that roughly detects a wide acceleration range, only a specific range is detected at a high level. Even when accuracy is required, a wide acceleration range is first detected roughly by the second acceleration sensor 3 ', and only a specific range of acceleration is detected by the first acceleration sensor 3 with high accuracy. You can also use such.
[0049]
Note that the acceleration sensor 3 and the acceleration sensor 3 ′ may be two acceleration sensors having different detection axis directions. That is, for example, the first acceleration sensor 3 is an acceleration sensor for detecting acceleration in a specific horizontal direction (X direction), and the second acceleration sensor 3 ′ is acceleration in a vertical direction (Z direction). The acceleration sensor to be detected. In this case, accelerations in different axial directions such as the X direction and the Z direction can be detected by one sensor D.
[0050]
(Embodiment 5)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0051]
That is, the sensor E of the present embodiment is different from the sensor E of the first embodiment in that the pressure sensor 2 and the signal processing circuit 12 of the acceleration sensor 3 are formed on the second silicon wafer on which the acceleration sensor 3 is formed in the first embodiment. There is a feature.
[0052]
The sensor output of the pressure sensor 2 is taken out from the sensor output terminal 4 provided on the exposed portion of the upper surface of the glass substrate 1 as in the first embodiment, and then formed on the second silicon wafer through the bonding wire 7. The signal is input to an input terminal 12 a of the signal processing circuit 12.
[0053]
The sensor output of the acceleration sensor 3 is directly input to the signal processing circuit 12 via the second silicon wafer.
[0054]
The sensor output signal processed by the signal processing circuit 12 is transmitted from the output terminal 13 provided on the upper surface of the second silicon wafer to the terminal 6 of the body 5 through the bonding wire 7.
[0055]
In such a sensor, since the signal processing circuit only needs to be formed on one silicon wafer, the number of processes for forming the signal processing circuit is reduced, and the cost can be reduced.
[0056]
(Embodiment 6)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0057]
That is, as shown in FIG. 6, the sensor F of the present embodiment includes the bare chip 14 of the signal processing IC of the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 on the second silicon wafer on which the acceleration sensor 3 is formed in the first embodiment. The feature is that they are mounted in layers.
[0058]
The sensor outputs of the pressure sensor 2 and the acceleration sensor 3 are taken out from the sensor output terminals 4 provided on the exposed portion of the upper surface of the glass substrate 1 as in the first embodiment, and are passed through the bonding wires 7 onto the second silicon wafer. The signal is input to the input terminal 14a of the bare chip 14 of the signal processing IC mounted in an overlapping manner.
[0059]
The sensor output signal-processed by the signal processing circuit 14 is transmitted from the output terminal 14 b of the bare chip 14 of the signal processing IC to the terminal 6 of the body 5 through the bonding wire 7.
[0060]
In such a sensor, since the bare chip of the signal processing IC and the sensor are mounted on top of each other, the mounting area required for mounting the bare chip of the signal processing IC can be reduced.
[0061]
【The invention's effect】
The invention according to claim 1, wherein a first sensor formed on a first silicon wafer and a second sensor formed on a second silicon wafer and having different detection physical quantities or detection ranges from the first sensor. And a glass substrate that separates electrical interference, and the glass substrate is joined between the first sensor and the second sensor. The mounting area can be reduced, and since the glass substrate is sandwiched in the center, electrical interference between them can be suppressed, and an output with a good signal-to-noise ratio (S / N ratio) can be obtained. There is an effect that the cost can be suppressed by sharing the glass substrate.
[0062]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the output terminals of the first and second sensors are provided on the upper surface of the glass substrate, so that the wire bonding process is facilitated. .
[0063]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first sensor is a pressure sensor and the second sensor is an acceleration sensor. There is an effect that it can be detected in a space.
[0064]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the pressure sensor is a capacitance type pressure sensor and the acceleration sensor is a capacitance type acceleration sensor. There is an effect that the signal processing circuit can be simplified by arranging the capacitor output type.
[0065]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the first sensor is an acceleration sensor, and the second sensor is a rotational angular velocity sensor. In addition, there is an effect that detection can be performed in a small space.
[0066]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first and second sensors are two pressure sensors having different detection pressure ranges, so that two pressures having different pressure ranges are simultaneously and omitted. There is an effect that it can be detected in a space.
[0067]
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first and second sensors are two acceleration sensors having different detected acceleration ranges. There is an effect that detection can be performed in a small space.
[0068]
In the invention described in claim 8, in the invention described in claim 1, the first and second sensors are two acceleration sensors having different detection axes, so that accelerations in different axial directions can be simultaneously and space-saving. There is an effect that it can be detected.
[0069]
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the signal processing circuits of the first and second sensors are provided with one of the first silicon wafer and the second silicon wafer. Since the signal processing circuit is formed on the silicon wafer, it is only necessary to form the signal processing circuit on one silicon wafer. Therefore, the number of processes for forming the signal processing circuit is reduced, and the cost can be reduced.
[0070]
According to a tenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a bare chip of the signal processing IC of the first and second sensors is used as one of the first silicon wafer and the second silicon wafer. Since it is mounted on one of the silicon wafers, the mounting area required for mounting the bare chip of the signal processing IC can be reduced.
[0071]
The invention according to claim 11, wherein a first sensor is formed on a first silicon wafer, a second sensor is formed on a second silicon wafer, and the first silicon wafer and the second silicon are formed. Since the wafer and the wafer are simultaneously bonded to both surfaces of the glass substrate by anodic bonding, a large number of bondings can be performed at once by bonding two sensors to both surfaces of the glass substrate in the state of a wafer. At the same time, the anodic bonding to the glass substrate has an effect that the step can be omitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view in which a part of a sensor according to a first embodiment is cut away.
FIG. 2 is a perspective view in which a part of a sensor according to a second embodiment is cut away.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a sensor according to a third embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of a sensor according to a fourth embodiment with a part cut away.
FIG. 5 is a perspective view in which a part of a sensor according to a fifth embodiment is cut away.
FIG. 6 is a perspective view of a sensor according to a sixth embodiment with a part cut away.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 glass substrate 2 pressure sensor 3 acceleration sensor 4 sensor output terminal 5 body 6 terminal 7 bonding wire A sensor

Claims

Electrical interference between a first sensor formed on a first silicon wafer and a second sensor formed on a second silicon wafer and having a different detection physical quantity or detection range from the first sensor is generated. A sensor, comprising: a glass substrate to be separated; and wherein the glass substrate is joined between the first sensor and the second sensor.

The sensor according to claim 1, wherein output terminals of the first and second sensors are provided on an upper surface of the glass substrate.

The sensor according to claim 1, wherein the first sensor is a pressure sensor, and the second sensor is an acceleration sensor.

The sensor according to claim 3, wherein the pressure sensor is a capacitance type pressure sensor, and the acceleration sensor is a capacitance type acceleration sensor.

The sensor according to claim 1, wherein the first sensor is an acceleration sensor, and the second sensor is a rotational angular velocity sensor.

The sensor according to claim 1, wherein the first and second sensors are two pressure sensors having different detection pressure ranges.

The sensor according to claim 1, wherein the first and second sensors are two acceleration sensors having different detection acceleration ranges.

The sensor according to claim 1, wherein the first and second sensors are two acceleration sensors having different detection axes.

2. The signal processing circuit according to claim 1, wherein the signal processing circuits of the first and second sensors are formed on one of the first silicon wafer and the second silicon wafer. Sensors.

The bare chips of the signal processing ICs of the first and second sensors are mounted on one of the first silicon wafer and the second silicon wafer in a stacked manner. The sensor according to claim 1.

A first sensor is formed on a first silicon wafer, a second sensor is formed on a second silicon wafer, and a glass substrate is formed by anodic bonding between the first silicon wafer and the second silicon wafer. A method for manufacturing a sensor, wherein the sensor is bonded to both surfaces of the sensor at the same time.